[发明专利]气凝胶纤维复合毡的制备方法及气凝胶纤维复合毡和应用

说明书

本发明涉及材料领域，具体而言，提供了一种气凝胶纤维复合毡的制备方法及气凝胶纤维复合毡和应用。通过在硅溶胶中加入纤维，使其均匀分布在硅溶胶中制备混合液，该混合液在复合纤维毡中形成气凝胶，再进一步老化改性制得气凝胶纤维复合毡。通过控制纤维的重量比例，使纤维在气凝胶中组成三维网状骨架进一步起到支撑作用，提高复合毡的稳定性和韧性，老化改性进一步提高复合毡的稳定性和使用年限。生产操作简便可控，节约时间，降低成本。制备的复合毡导热系数低，抗折和抗压性能成倍提高。复合毡可以更广泛应用，满足不同用途和环境的需求。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体而言，涉及一种气凝胶纤维复合毡的制备方法及气凝胶复合毡和应用。

背景技术

二氧化硅气凝胶是一种防热隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料，其孔隙率高达80-99.8％，孔洞的典型尺寸为1-100nm，比表面积为200-1000m²/g，而密度可低达3kg/m³，室温导热系数可低达0.012W/(m·k)。正是由于这些特点使气凝胶材料在热学、声学、光学、微电子、粒子探测方面有很广阔的应用潜力。但是制备过程中，湿凝胶干燥时容易出现骨架收缩开裂和孔洞塌陷等问题。

传统的保温材料主要面临易吸潮、厚度过厚、导热系数高、不能耐高温和保温效果不理想等缺点。

近年来，将二氧化硅气凝胶与纤维毡结合制备的复合毡在保温、防火和防水等方面的应用得到了更多的关注。现有制备方法主要是将针刺毡浸没在二氧化硅气凝胶浆体中，取出烘干后制得，这种方式制得的复合毡中气凝胶仍然存在开裂和塌陷的问题，并且缺少老化过程会导致气凝胶的结构不稳定，制备的复合毡韧性也没有实质性的改善，影响复合毡的综合性能。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种气凝胶纤维复合毡的制备方法，该方法提高了气凝胶纤维复合毡的整体性能，简化了生产流程，降低了成本，采用该方法制备而成的气凝胶纤维复合毡韧性好，保温效果好，厚度减小并且成分均匀结构稳定。

本发明的第二目的在于提供一种气凝胶纤维复合毡，该气凝胶纤维复合毡成分均匀稳定，气凝胶不会出现开裂和塌陷现象，使用年限长，韧性好并且环保。

本发明的第三个目的在于提供一种气凝胶纤维复合毡在绝缘材料、绝热材料、保温材料和抗腐蚀材料中的应用，可以应用于建筑保温、设备保温和工业管道保温等。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种气凝胶纤维复合毡的制备方法，包括以下步骤：

(a)将长度为1-3mm的纤维与硅溶胶混合均匀得到混合液，混合液的温度为60-90℃，pH值为2-4，纤维与硅溶胶的重量比例为1：(5-10)；

(b)用弱碱调整混合液pH值到8-9，在未形成气凝胶之前将用醇浸泡过的纤维毡浸没在混合液中，温度为60-90℃进行凝胶化；

(c)将凝胶化的纤维毡放入老化改性液中老化改性12-24h，温度为40-60℃；所述老化改性液包括三甲基氯硅烷和醇的水溶液；

(d)将纤维毡干燥制得气凝胶纤维复合毡。

进一步地，所述纤维为粘胶纤维和/或玻璃纤维。

进一步地，所述纤维为粘胶纤维和玻璃纤维的混合物，粘胶纤维和玻璃纤维的重量比例为(6-8):(2-4)。

进一步地，纤维毡为玻璃纤维和陶瓷纤维的复合纤维毡。

进一步地，所述复合纤维毡中陶瓷纤维和玻璃纤维的重量比例为(6-8)：(2-4)。

进一步地，纤维和硅溶胶的混合液中还包括粘结剂和分散剂。